|
| |
|
Слаботочка Книги держкаьги на отдельных участках движения, в других - непрерывно. В последнем случае скорость перемещения увеличивается и может достигать 10-10 м/с. Для каждого материала при заданных токе и межконтактном зазоре существует некоторое пороговое значение магнитной индукции, при котором основание дуги под действием внешнего поля не будет перемещаться по поверхности контактов. Так, при З1начении тока дуги порядка 10-10 А и межкоитактиом зазоре 1-2 мм это значение магнитной индукции для различных материалов находится в пределах 10"*-10" Тл. Суммарная сила, действующая на столб дуги, уменьшается с уменьшением межконтактного зазора. Поэтому в начальный момент расхождения контактов вывод дуги из межконтактного зазора оказывается затруднительным. Экспериментально установлено, что при прочих равных условиях для материалов с относительно низкой температурой плавления (Си, Ag) время н, как правило, больше, чем для материалов с более высокой температурой плавления (Мо, W). Для контактов из композиционных материалов AgCdO, AgW, AgNi, содержащих компоненты с сильно различающейся температурой кипения, время неподвижности, как правило, больше, чем для монометаллических контактов. При контактных парах из разнородных материалов (например, один контакт монометаллический, а другой- композиционный) скорость перемещения опорной зоны на композиционном контакте меньше, чем на монометаллическом. Причем она зависит и от полярности, при которой находится материал. Так, если анодом служит монометалл (Си), а катодом - композиционный материал (CuCdO) с легко испаряющимся компонентом, то скорость перемещения дуги в межконтактном зазоре больше, чем при обратной полярности. Быстрое выведение дуги из межкоитактного зазора, например за счет усиления магнитного дутья, может приводить к повторным пробоям, сопровождающимся формированием дугового разряда. С этой точки зрения важно обеспечить быстрое восстановление электрической прочности межконтактного промежутка после вывода из него столба дуги. Время с момента начала движения контактов до момента выхода дуги из межкоитактного промежутка даже при ускорении процесса движения дуги для выключателей средней мощности может составлять несколько 66 миллисекунд. Оно складывается из времени, предшествующего формированию дуги, и времени ее движения в межконтактиом промежутке. Последнее связано с участком первоначального формирования дуги. Так, если дуга сформировалась вблизи задней кромки контакта, то для ее перемещения к передней кромке может потребоваться несколько миллисекунд в зависимости от размера контакта (обычно 1-2 см) и скорости движения дуги (обычно десятки метров в секунду). Только учет всех указанных факторов может обеспечить относительно высокое быстродействие выключателя. Условия работы автоматических выключателей существенно усложняются при коммутации цепей повышенной частоты (400 и 1000 Гц). При номинальном токе повышается нагрев токоведущих частей выключателя из-за влияния скин-эффекта, вихревых токов и т. п. Поэтому при переходе от частоты 50 Гц к частоте 400-1000 Гц необходимо снижение номинального тока для той же конструкции выключателя на 20-30 %. Условия отключения номинального тока повышенной частоты также усложняются. Например, при частоте 400 Гц (период 2,5 мс) время ионизации межкоитактиого промежутка обычно превышает 2 мс. При реальном быстродействии автоматических выключателей, равном 2-10 мс, это приводит к тому, что межконтактный промежуток не успевает деионизироваться до момента повторного роста напряжения. При отключении аварийных токов повышенной частоты отброс контактов и их эрозия проявляются в большей мере, чем при частоте 50 Гц. В выключателях на номинальный ток свыше 600 А частоты 1000 Гц и более необходимо принудительное охлаждение токопрово-дов, поскольку при естественном охлаждении их габаритные размеры чрезмерно возрастают. Подробно особенности работы контактных аппаратов низкого напряжения повышенной частоты освещены в [2.24]. 2.9. Перспективы развития быстродействующих электромагнитных автоматических выключателей Основные конструктивные принципы быстродействующих электромагнитных автоматических выключателей на протяжении последних трех десятилетий остаются без радикальных изменений, и улучшение их характеристик достигается в основном за счет совершенствования кон-5* 67 тактных я дугогасительных систем и привода. Практика показывает, что электромагнитные автоматические выключатели с учетом дальнейшего совершенствования конструкций и создания новых материалов в течение длительного времени будут оставаться эффективными защитными аппаратами. Дальнейшее развитие получат работы, базирующиеся на анализе топографии металлической поверхности контактов и учете их физических свойств, в частности упрочнения металла при деформации в микрообластях контактов. Особое внимание должно уделяться оптимизации состава композиции материала контактов, их геометрической формы и размеров, разработке новых материалов, устойчивых к воздействию эрозии при аварийных токах, поиску путей более эффективного использования уже имеющихся материалов. Совершенствование аппаратуры для исследования электрической дуги, в частности аппаратуры для высокоскоростной киносъемки с разрешающей способностью порядка 10 с, фотометрической оценки снимков, датчиков с применением световодов, будет способствовать созданию отвечающих современным требованиям дугогасительных систем. Перспективны разработки устройств, обеспечивающих искусственное инициирование дуги в деионной решетке автоматических выключателей. В этом случае такие промежуточные элементы, как рогообразные участки, в наибольшей мере ухудшающие быстродействие выключателя, полностью исключаются из конструкции. В принципе при этом возможны характеристики токоограничения, близкие к идеальным, хотя конструкция аппарата несколько усложняется без увеличения габаритов. Совершенствование электромагнитных расцепителей привело к созданию биметаллических магнитострикцион-ных элементов, компонентами которых служат материалы с противоположными знаками магнитострикции. Деформации изгиба таких элементов значительно превосходят линейные магнитострикциониые деформации однородных материалов. Качественным скачком в развитии систем управления электромагнитными автоматическими выключателями является внедрение автоматического регулирования характеристик в зависимости от условий работы, осуществляемого с помощью встроенных микро-ЭВМ. На передних панелях таких выключателей расположены органы управления и индикации, позволяющие вводить параметры за- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [21] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |